基于飛機裝配型架設計技術的研究

吳冰

摘? ?要：裝配工裝是保證飛機產品協調互換和幾何參數的重要工藝裝備，隨著中國航空工業的蓬勃發展，新武器裝備不斷涌現，數字化并行技術也在不斷地完善和發展。本文介紹了可以多機型通用的前機身總裝型架的設計，通過分析前機身的特點，針對前機身各部件裝配的研制，確定了工裝設計的方案;該型架設計采用了全新的設計理念，設計成柔性平臺機構，具有前瞻性地采用框架和定位器全部可拆卸可復位可替換式連接，不僅滿足定位需求，還可滿足多產品可換性使用，實現一工裝多機型，大大減少了工裝數量，節約了占地空間和工裝設計制造成本。

關鍵詞：航空制造? 裝配型架? 柔性平臺? 滑軌結構

中圖分類號：V262.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0002-02

1? 目標產品特點分析

分析需進行裝配的系列化產品的結構特點，包括產品外廓尺寸，產品主體結構，從而獲取產品設計結構模型、設計結構特征和設計基準，根據裝配協調方法與裝配準確度要求，確定系列化裝配產品之間的裝配基準和協調關系。

產品主體結構包含各框段，設備艙壁板，邊條，艙門支臂，整流罩，大梁等組合件與零件，主要工作量集中在各框段處，需定位零組件較多，壁板、邊條為已裝配成型的組件，需外形來定位邊條組件，對其余零散件工裝結構需滿足定位并夾緊。

2? 裝配設計方案

2.1 產品裝配基準

以產品外形為基準，多部件對合、部件K孔及耳片孔相結合的定位方式，完成產品裝配。骨架零件的定位基準主要以K孔、交點孔和軸線面為定位基準，在裝配關系較復雜時，則采用零件外形和裝配孔或接合面定位。

2.2 產品在工裝中的放置狀態

根據產品結構特點的分析，主要設計工作量集中在框段兩側以及產品下方，為了使定位器布置方便，工裝結構布置合理，故選擇產品在工裝中的放置狀態與飛機的飛行狀態一致，為水平放置形式，工裝的定位器主要布置在產品的兩側、產品下方及產品框段處。

2.3 產品的下架方式

根據產品的放置形式以及工裝的布置方案，產品的下架方式采用上出架。

3? 裝配工裝的設計

由于產品整體長度長，且需要定位的零組件多，下面主要側重分析產品主要零組件定位器的設計與布置。

3.1 主要零部件在工裝上的定位

3.1.1 框段的定位

采用已裝配好框段工裝的定位基準，以座艙底板為定位基準，框定位平板輔助定位。定位模塊主要用定位平板定位框平面，3個K孔定位首框，增加鉤型螺栓拉緊。為了方便產品上下架的吊運，該定位平板下方連接設計成V形塊與活節螺栓的連接方式與框架相連，并在定位平板首框模板背面安裝起吊梁。座艙地板處模塊設置兩處螺旋定位器及夾緊定位器，用于定位2處K孔，兩個定位模塊下方共設置3處外形托板，用來輔助定位，定位產品外形。末框梁探出長度較長，由于結構單薄，設計保形框結構，來保證該部分吊運到工裝上時不會變形。

3.1.2 末框以及末框處起落架倉交點

末框處定位平板主要定位末框的框平面以及末框的兩側端面，該處定位器設計成定位擋板定位末框平面，并在擋板上設置兩端擋塊，將其設計成一處貼緊，一處留有余量，保證末框能夠順利安裝;末框定位后，定位末框處前起落架軸承支座，該定位件為散件，且該交點要求定位精確，所以需要將該處定位器設計成有端面限位的工藝軸，深入產品的軸端可以收回，并可以將定位器整體下降，保證產品順利下架。其中螺紋定位銷可將軸承支座定位并壓緊在定位端面上，可伸縮銷體利用長圓孔將銷體縮回保證產品下架，兩個光面導桿則起到了產品升降的導向作用，保證了該定位軸升降后還能保持其定位準確性。

3.1.3 后設備艙左右側壁板

由于左右側壁板包含左右垂直壁板以及兩者之間連接的隔框段，所以用左右垂直壁板的箱口定位航向方向，控制航向的定位器設計為在箱口一側擋住限位，另一側設計為可壓緊結構，該結構壓緊面粘有橡膠墊，并有0.5mm的壓緊量，在垂直壁板上設置兩道豎形擋板，定位左右側壁板的左右位置，將其設計成可拆結構，用兩個夾緊定位器將擋板定位夾緊，在裝配左右邊條時，豎形卡板可拆下。

3.1.4 左右邊條的定位

左右邊條為已裝配好的組件，只需靠其外形定位，在邊條位置設置兩處外形卡板，外形卡板可以打開并推進，于是，將其設計成“剪刀”結構，外形板設計成上翼面和下翼面兩塊小卡板，固定在一個支座上，外形板由插銷和銷軸定位，將插銷拔下時，外形卡板可繞銷軸打開，使其不影響下架，外形卡板設計摳出把手，使其方便打開，連接支座的支架上設計滑軌結構，使外形卡板可以在推進方向上運動。

4? 結構創新

目前，現存部分舊式裝配工裝，其機型的針對性強，往往同一系列產品不同機型的衍生下，又會出現功能性類似的裝配工裝。為達到高效、精準、節約成本的生產目的，并結合在制和在研產品特點，在此次設計中完全打破傳統思維，采用全新的互換性快速設計理念，在滿足裝配生產定位要求的前提下，實現工裝可換性，達到一工裝適合多機型裝配生產的目的，大大減少了同系列產品的工裝數量，節約了占地空間和工裝制造成本。

通過對產品系列裝配型架的研究，分析機型通用化，柔性化的可行性，并且結合產品體積大、內部結構復雜、定位的結構件多等特點，將工裝設計成多自由度可協調的地面支撐平臺，將定位器分布在可互換的模塊式結構上，使其成為具有快速轉換調整特點的模塊化組合柔性共用平臺，最終實現此類平臺在不需要主體構件調整或改動前提下，可以通過轉換、移動、調整產品定位或支撐部件來完成不同機型裝配工作的目的。

為實現系列化產品操作簡潔化，各型號實現通用化及吊裝安全，并方便工人操作，需要設計多種機構來實現位置轉換功能，主要可調結構設計如下。

4.1 底部基礎平臺

底部基礎平臺底部為3塊平臺模塊拼接而成，平臺底部用可調地腳調平。基礎平臺上面鋪設總長12000mm重載導軌，使平臺沿X方向可調，在基礎平臺上，沿導軌平行側設計精制孔，間距200mm，并設計定位板，可孔對孔連接在任意兩個精制孔上，定位板上均布5個長圓孔，使其能在Z方向上放開，這些長圓孔為導軌上模塊的限位。

4.2 小平臺

小平臺分布在底部基礎平臺的重載導軌上，每個小平臺上鋪設兩道導軌，使小平臺上方的調整立柱可沿Z方向調節，并設計帶有等距限位孔的限位角座來進行限位，每個小平臺上安裝一對調整支座，每兩個小平臺為用正反螺紋桿連接，用于調節兩個小平臺之間的距離。

4.3 可調立柱

可調立柱用舉升機構進行升降，實現立柱上方的定位模塊在Y方向的可調，舉升機的升降轉軸處設置有等距限位孔的手輪，通過轉動手輪改換限位孔來對可調立柱進行上下方向的微調;立柱的頂桿設計為光面球頭狀，而連接在上方定位模塊的接頭設計為有光面球形凹槽的杯狀接頭，可用螺紋備緊，頂桿與杯型接頭對接實現柔性框架與定位器間的結合與分離。

參考文獻

[1] 王巍，谷天慧.某型飛機垂尾壁板類柔性工裝設計[J].航空制造技術，2016（12）：66.

[2] 郭飛燕，王仲奇.飛機柔性裝配工裝設計[J].航空制造技術，2014（12）：16.

[3] 王建華，歐陽佳.飛機柔性裝配工裝關鍵技術及發展趨勢[J].航空制造技術，2013（48）：52.